BGA:

Qualquer assunto que envolve manutenção de notebooks não pode deixar de citar problemas com a BGA. Este é o maior medo do usuário ao levar um notebook na assistência, mesmo sem saber realmente o que é ou o que significa este termo todo usuário sabe que é sinônimo de “ encrenca” e das grandes.

Devido à complexidade do pr ocesso de reparo, o qual exige equipamentos caros e que não está disponível em qualquer assistência, o custo também torna se caro. Muitas vezes deixando o u suário na dúvida se vale mais a pena o conserto ou a compra de um novo.

Muitas vezes o técnico sugere a troca da placa mãe, por não ter equipamento necessário ou não saber o

processo correto para o conserto. Isso, em alguns casos, acaba custando mais da metade do preço de um notebook novo.

ENTENDA O QUE É BGA: BGA significa Ball Grid Array que é um tipo de conexão de microchips muito usado atualmente. O chip possui pequenos pontos de solda na sua parte inferior (são esferas de solda) as quais irão coincidir com os contatos na pl aca mãe. O chip é colocado exatamente no local da solda e esta é feita numa câmara de vapor a aproximadamente 180 graus. Esta temperatura é suficiente para fundir a solda, mas evita derreter ou danificar os demais componentes da pl aca mãe (conectores plásticos, chips e outros) que suportam temperaturas um pouco mais altas.

O BGA é ut ilizado por vários componentes, entre eles chipsets e chips de memória, destinados principalmente a portáteis. Existe ainda uma série do processador C3 da Via que utiliza este tipo de conexão como forma de c ortar custos. As placas mãe já vêm com os processadores soldados, mas existe o inconveniente de não ser possível atualizar o processador. A Via chama o C3 neste formato de “EBGA”, aonde o “E” vem de “Enhanced”.

Quando ocorre o defeito ele não está no componente (chip), mas nos pontos de solda do chip (esferas) que por alguns motivos se quebram ou soltam da p laca mãe. Esta quebra de contato ocasiona o não funcionamento ou mau

funcionamento de algumas funções, podendo variar dependendo de qual contato esta sendo prejudicado.

PRINCIPAIS SINTOMAS DE DEFEITOS EM BGA:

1. Notebook liga acende os leds, mas não passa imagem para a tela e nem para monitor externo.

2. Notebook não detecta redes sem fio e o adaptador sem fio não é reconhecido no gerenciador de dispositivos do Windows.

3. Teclado e touchpad não funcionam e po rtas USB não reconhecem nenhum dispositivo.

4. Notebook demora para ligar, às vezes liga às vezes não.

5. Notebook apresenta tela azul na hora da formatação mesmo quando se substitui HD e memória.

6. O notebook não tem energia e não há LEDs ativos.

7. O notebook não se inicializa. 8. O indicador de carga da bateria não se acende

quando a bateria está instalada e o adaptador AC está conectado.

9. O notebook emite um único bipe, durante a inicialização, indicando que não há alimentação.

Equipamentos que mais apresentam esse problema

Os notebooks que mais apresentam esses problemas são aqueles que apresentam as seguintes combinações; Processadores AMD (Turion, Sempron entre outros) seguidos de chipsets NVIDIA, AMD, ATI e um chipset Intel que no cristal apresenta somente a letra I. Alguns notebooks que possuem processadores Intel se em sua placa houver algum dos chipsets citados acima também apos algum tempo de uso apresentaram defeitos.

O QUE CAUSA ESSE DEFEITO: Este defeito começou a aparecer com mais frequência após uma resolução ambientalista da

união europeia que v isava à diminuição ou r etirada total de chumbo no componente de solda, isso pelo fato do chumbo ser tóxico. Algum tempo depois essa ideia também foi adotada nos Estados Unidos. Em seguida começou a ocorrer este defeito em milhares de notebooks pelo mundo inteiro.

DIMINUIÇÃO DO CHUMBO NA SOLDA:

Com menos chumbo em sua composição, hoje em torno de 38% e 62% de estanho, as ligas de solda apresentam facilidade na tarefa de soldagem e dessoldagem e boas propriedades mecânicas e de condução elétrica, mas apresentam baixa temperatura de fusão, em torno de 183ºc, e isso está entrando em conflito com a temperatura apresentada por alguns chips BGAs (que chegam a picos de 160ºc) muito perto da temperatura de fusão da solda ocasionando seu enfraquecimento (trincas) e posteriormente a c hamada solda fria. Estes chips BGAs superaquecem muitas vezes por erro no projeto do fabricante ou resfriamento ineficiente do notebook por várias razões.

SOLDAS LEAD-FREE:

Atualmente os chips com tecnologia BGAs estão vindo com soldas lead-free que significa livre de chumbo. Este tipo de solda contém outro componente no lugar do chumbo, em geral é usada a prata e o c obre, formando um composto com três componentes. Também chamados de s olda SAC (sn, ag, cu).

A característica deste tipo de solda é um aspecto mais opaco e rugoso. Também possui pouca mabealidade (maior dureza) e ponto de fusão mais elevado (em torno de 227ºc).

A substituição do chumbo na solda por prata e cobre já é um fato. Estudos estão sendo feitos no sentido de analisar o comportamento e os resultados do uso deste novo composto na eletrônica. Segundo técnicos da área foi comprovado que os defeitos apresentados nas soldas lead-free dos componentes BGAs deve-se ao f ato desta apresentar maior dureza, menor resistência e ser pouco maleável. O tempo de uso, a temperatura exposta e a mobilidade do aparelho entre outros fatores favorecem o aparecimento de perda de contato.

De acordo com as estatísticas muitos aparelhos mostram o defeito nos primeiros meses de uso, outros podem levar anos até o aparecimento e ainda outros não apresentaram problemas.

COMPORTAMENTO ESTRANHO DA LIGA:

Outro problema constatado pela falta de chumbo nas soldas refere-se ao fato de que sem o chumbo na solda para controlar o estanho, este passa a s e comportar de maneira estranha nas placas de circuitos eletrônicos. Sozinhos, os revestimentos metálicos geram espontaneamente microscópicos filamentos com dimensões entre um e cinco mícron.

O crescimento de f ilamentos metálicos de estanho ocorre ocasionalmente quando o chumbo é retirado da solda. Os fios de estanho formam estruturas cristalinas eletricamente condutoras que às vezes crescem das superfícies do metal (especialmente estanho galvanizado).

Várias falhas de sistemas eletrônicos foram atribuídas a curtos-circuitos causados pelo crescimento desses filamentos, que s e estendem e entram em contato com os elementos de circuito próximo.

SOLUÇÃO:

REFLOW:

O reflow ou refluxo é um procedimento alternativo que consiste no aquecimento do chip BGA que está na placa. Não é considerado um método de c onserto definitivo, é usado para reativar a placa mãe por um breve período ou diagnosticar problemas em caso onde a placa mãe não liga.

No processo do reflow não se troca o chip e nem as soldas apenas é feito um retrabalho para que ele volte a funcionar.

O retrabalho consiste na a plicação de fl uxo de solda e aquecimento do chip e das esferas de soldas.

Ao chegarem à temperatura de fusão as esferas de solda amolecem o suficiente para aderirem novamente aos contatos da placa mãe e eliminem os problemas de solda fria. O fluxo tem papel importante proporcionando maior aderência na solda.

Neste reaquecimento a solda é restabelece contato entre o chip e a placa mãe, fazendo a máquina voltar a funcionar. Porém o método não possui garantia de conserto, podendo voltar a apresentar o mesmo problema alguns dias ou meses depois.

CHIP COM TECNOLOGIA BGA:

Estes pontinhos redondos são as esferas de solda que irão aderir aos contatos na placa mãe. são elas

que trincam causando o problema conhecido como solda fria.

PROCEDIMENTOS PARA O REFLOW:

1. Aquecer o chip BGA com problema usando estação de solda a ar ou com soprador térmico. Com movimentos circulares lentos na parte superior até atingir aproximadamente 100ºc.

2. Colocar a placa na posição vertical (em pé) e aplicar pasta de solda na lateral do BGA (entre o BGA e a placa) de maneira que ela escorra por baixo do chip atingindo todas as esferas até sair no outro lado. Agora mude a posição da placa e aplique pasta de solda novamente e deixe escorrer. O objetivo é fazer com que a pasta de solda atinja todas as esferas que estão em baixo do BGA. A pasta ou fluxo de solda favorecem a função de ressoldagem.

3. Coloque a placa sobre a bancada novamente e comece a a quecer o c hip BGA novamente. Agora ele deve atingir temperatura acima de 200ºc. Sempre fazendo movimentos circulares com o ar quente e com muito cuidado para não danificar a pl aca ou o utros componentes. O tempo depende da temperatura do ar, mas fica em torno de dois ou três minutos.

4. Após este tempo ele deve estar aquecido o suficiente para amolecer as esferas de solda. Então toque o c hip com a p inça, bem

devagarinho somente para sentir se ele mexe um pouquinho (mas atenção: ele não pode sair do lugar). Então está pronto o r efluxo. Agora faça uma leve pressão com a pinça em cima do chip (de cima para baixo) por alguns segundos.

5. Espere esfriar ou coloque um ventilador. Monte e teste. Se o notebook voltou a funcionar normalmente, agora temos a certeza que o problema estava no BGA. Podemos deixar assim e correr o risco de ter problemas novamente ou fazer um procedimento de conserto definitivo.

REBALLING

No Reballing é feita a retirada do chip da placa mãe para troca da solda antiga sem chumbo por novas esferas de soldas com chumbo.

PROCEDIMENTOS PARA O REBALLING:

1. Retirada do chip da placa mãe.

2. Limpeza total do mesmo retirando as soldas

antigas.

3. Remoção total de r esíduos de solda da placa

mãe.

4. Preparação do mesmo chip para receber

esferas de solda nova.

5. Colocação de novas esferas de solda no chip.

6. Recolocação do mesmo chip na placa mãe.

Obs. Este procedimento realizado corretamente é seguro e resolve o problema completamente. Deve-se ter atenção especial para remoção total de resíduos de soldas antigas e trabalhar com temperaturas recomendadas.

REPLACE –

Este procedimento é o mais recomendado, seguro e com 100% de eficácia. Porem, seu custo é m ais elevado devido ao descarte do chip do cliente.

Neste processo o chip é retirado da placa mãe e descartado. Realiza-se então uma limpeza profunda na placa (não pode f icar nenhum resíduo de solda antiga). Deve-se comprar um chip novo, o qual já vem com as esferas soldadas de fábrica. Procede-se então a soldagem do novo chip na placa com infrared ou estação de ar quente.

PREÇOS:

O preço para cada procedimento depende muito da região, da disponibilidade de técnicos capacitados, do tipo de equipamento usado e da concorrência local.

SUBSTITUIÇÃO: Esta é a ultima solução: A substituição do conjunto todo, ou seja a placa mãe que já vem todos os chips

de fábrica. Mas, nem sempre o custo da troca compensa o conserto, vai depender do preço do aparelho.

Alerta: Muitos "técnicos" em informática estão executando de forma totalmente errada a aplicação de calor em chipsets, provocando o "efeito pipoca". Esse efeito danifica totalmente o chipset. A remoção do chipset bem como a sua devolução à placa-mãe consiste em equipamentos e materiais específicos para essa atividade, onde o profissional conhece as temperaturas exatas e o tempo de exposição da luz infravermelha.

TÉCNICAS DE REBALLING EM BGAS:

O que significa BGA?

È uma tecnologia usada em componentes eletrônicos que consiste em fixar o c omponente à pl aca por meio de inúmeros pontos de s oldas existentes no s eu corpo na parte inferior. Estes pontos de soldas são esferas (bals= bolas).

Qual vantagem?

A vantagem é a miniaturização de componentes e utilização de menor espaço na placa.

Qual desvantagem?

Devido a alguns fatores, com o passar do tempo ocorre a perda de contato entre o componente e a placa em alguns pontos de soldas, ocasionando o mau funcionamento ou a parada total do equipamento.

Como consertar?

Existem alguns métodos usados para conserto entre eles o Reballing, atualmente o mais usado.

O que é Reballing?

O reballing consiste em retirar o componente da placa, remover totalmente os resíduos de soldas velhos da placa e do componente retirado, colocar esferas de soldas novas no componente e ressoldar o componente na placa. Este processo, quando efetuado corretamente, obtém 100% de sucesso.

Qual procedimento usado?

Existem várias técnicas para fazer o reballing, mas, em todas elas é necessário dessoldar (retirar) o componente com defeito da placa, remover todo resíduo de solda antiga

do componente e da placa, recolocar esferas novas no componente e soldar o componente novamente na placa.

Quais fatores são importantes para o sucesso da operação?

a) TREINAMENTO: A técnica exige experiência com retrabalhos de componentes SMDs de tecnologia BGAs.

b) ESFERAS: Novas, de chumbo com tamanho original do componente.

c) TEMPERATURA: Monitorar a temperatura e o tempo de exposição ao calor.

Quais equipamentos são necessários?

Suporte universal BGA com mola.

Stencil universal ou específico.

Esferas de solda de chumbo com tamanho igual ao original do componente.

Equipamentos de aquecimento: Estação ar quente ou estação Infrared.

Fitas adesivas alumínio para isolar o componente na placa.

Fluxo de solda ou pasta de solda especial para BGA.

O que é suporte BGA Universal?

É um suporte de metal ao qual prendemos o componente BGA que vamos trabalhar. Sua finalidade é a maior facilidade para realizar todos os procedimentos. O suporte BGA é dividido em duas partes: A primeira é a base onde é preso o componente e a segunda é a plataforma superior onde colocamos o stencil. Quando juntamos as duas a furação do molde deve coincidir exatamente com os pontos de contato do componente. E são exatamente estes furos que serão preenchidos com as esferas de solda.

Após alinharmos as esferas corretamente, a base com o componente é movimentado para baixo trazendo junto as esferas de solda exatamente posicionadas sobre os contatos. A plataforma com o stencil é retirada por cima. Então podemos aplicar o calor no componente para amolecer as esferas de solda e promover sua soldagem.

Qual a diferença de suporte BGA com mola ou sem mola?

O suporte BGA com mola facilita a retirada do estencil impedindo que as esferas saiam do lugar. Após posicionar as esferas movimentamos o suporte com o componente preso para baixo, desta forma as esferas ficam no lugar certo e podemos retirar o stencil com facilidade.

O suporte BGA sem mola dificulta e exige mais experiência do técnico na hora de retirar o stencil.

O que é stencil?

Stencil é um molde para alinhamento das esferas exatamente sobre os pontos de contato no componente. Este molde é uma lâmina com furos exatamente da bitola das esferas de soldas e posicionados sobre os pontos de contato.

O stencil pode ser exclusivo para um determinado chip ou universal.

O stencil exclusivo pode ser aplicado somente para um determinado tipo de componente. A furação coincide perfeitamente com os contatos deste componente. Ao serem jogadas as esferas de soldas ficam exatamente sobre os contatos.

O stencil universal possui uma furação padrão e o técnico direciona as esferas de acordo com os pontos de contato do componente em que esta trabalhando. Normalmente sobram furações que não coincidem com nenhum contato, então ficam vazias. Possui a vantagem de um único stencil servir para vários chips.

Existem stencis que suportam calor e podem ser aquecidos no processo de solda das esferas sem a necessidade da sua retirada, isso facilita a operação, pois é comum ao

retirar o stencil deslocar esferas. Neste caso o stencil é retirado após a soldagem, ele é feito com material resistente ao calor.

Quando os stencis são feitos com material que não suportam calor devemos retira-lo logo que as esferas são alinhadas e antes de aplicar o calor para soldagem. Como as esferas, neste caso, estão soltas é normal deslocar alguma. Que deve ser reposta antes da soldagem.

Qual tipo de stencil comprar?

O stencil é uma lãmina com furação de bitola igual ao das esferas que serão usadas.

Cada tipo de stencil exige uma técnica diferente para chegar ao mesmo resultado. O ideal é o técnico experimentar vários tipos de stencis para saber qual ele adapta-se melhor. No mercado encontramos stencis sendo vendidos em kits com muitos modelos, ou vendidos separadamente. Encontramos também fabricado com tamanho e material diferentes.

Em lojas especializadas no assunto encontramos stêncis específicos para cada chip. Como existem muitos tipos de chips e diferenciam ainda por bitola das esferas que serão

usadas, trabalhar com stencil específico significa ter que adquirir uma quantidade muito grande de stencis e dispensar um custo grande. Mas se o trabalho de reball for executado esporadicamente, então pode ser comprado somente o modelo que necessitar no momento.

Existe o stencil universal que é bastante usado. A vantagem é que apenas um stencil serve para vários tipos de chip. Geralmente é comprado um stencil universal para cada bitola de esfera mais usada, neste caso o técnico precisa orientar as esferas sobre as furações que coincidem com os contatos do chip.

O stencil deve ser adquirido de acordo com a técnica que será usada. Se for trabalhar com suporte BGA será necessário procurar pelo tamanho da plataforma onde ele será instalado (não é padronizada). Se for trabalhar sem suporte ele vem geralmente do tamanho da base do chip.

Os stencis para suporte BGA normalmente não suportam calor servem apenas para alinhar as esferas e devem ser retirados antes de aquecer o chip para soldagem, geralmente são universais e custam mais barato.

Os stencis para trabalho sem suporte geralmente são feitos de material especial para suportar calor, não queimar e não empenar. Além de alinhar as esferas, eles servem de apoio para as esferas não saírem do lugar em nenhum momento e principalmente durante a soldagem. Pois só serão retirados após a soldagem. São mais fáceis de trabalhar, mas são específicos e também mais caros.

Os stencis mais usados para conserto de chips de notebook possuem furação com bitolas de 0,5 – 0,6 – 0,76 ,

para quem está iniciando e não quer investir muito pode começar com um stencil universal de cada bitola.

Como comprar esferas de soldas?

As esferas são pequenas bolinhas de chumbo, porém existem também as bolinhas leedfree que significam que não tem chumbo em sua composição. Estas são muito pouco usadas. Geralmente as mais usadas possuem chumbo, e são preferidas porque aderem mais facilmente ao componente e a placa facilitando o processo de soldagem e não apresentando problemas de solda fria.

São vendidos no mercado por bitola. As mais usadas são 0.3 – 0.4 – 0.5 – 0,6 e 0.76 cada medida para um tipo diferente de chip. A apresentação é em potes de 25.000 unidades e custa em torno de R$ 30,00 o pote.